Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết Khớp nối răng trong

Tài liệu tham khảo Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết Khớp nối răng trong

 Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp

Lời nói đầu

Trong công cuộc xây dựng và phát triển đất nớc, ngành công nghiệp nóichung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi đội ngũ kỹ s và cán bộ kỹ thuật phải cókiến thức cơ bản tơng đối rộng và phải biết vận dụng kiến thức đó để giải quyếtvấn đề gặp trong sản xuất, sửa chữa và sử dụng Để đạt đợc điều đó thì ngay từkhi còn học ở trờng đại học kỹ thuật mỗi sinh viên phải nắm vững đợc nhữngkiến thức cơ bản nhất

Đề tài đợc giao của em là “ Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiếtKhớp Nối Răng Trong” Với sự giúp đỡ tận tình của thầy Hoàng Văn Quyết,cùng với sự nỗ lực của bản thân, quá trình làm đồ án của em đã hoàn thành Đồ

án giúp em tìm hiểu lại toàn bộ và rút ra những kiến thức cơ bản đã học, đồngthời góp phần giúp em mở rộng nâng cao vốn kiến thức về ngành Cơ Khí ChếTạo Máy Tuy nhiên trong quá trình tính toán thiết kế, do kiến thức còn hạn chế,không tránh khỏi những thiếu sót, em mong các thầy cô giáo chỉ bảo để giúp emkhắc phục thiếu sót

Em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày … tháng năm 2010

Sinh viên Nông Quốc Huân

1

-Nhận xét của giáo viên hướng dẫn

PHẦN I

PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG

1.1 Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết gia công:

* Chức năng:

- Khớp nối răng trong được dùng để truyền chuyển động giữa hai trục có tâmtrùng nhau.Khớp nối răng trong có ưu điểm hơn các dạng nối trục khác như đĩa

ma sát , vấu … đó là kết cấu đơn giản,hiệu suất truyền lực cao.Độ cứng vữngcao.Không xảy ra hiện tượng trượt.Chính vì điều này mà khớp nối răng trongđược dùng nhiều ở các cơ cấu,các máy yêu cầu độ chính xác cao , cơ cấu điềukhiển của khớp nối răng trong đơn giản,dễ dàng tự động hoá.Khả năng truyềnlực,mômen xoắn lớn.Hiệu suất cao η = 0,985 ÷ 0,995

* Điều kiện làm việc :

- Khớp nối răng trong được dùng trong các bộ truyền trong và được bôi trơnđịnh kỳ thường xuyên

- Nó phải chịu lực lớn , momen xoắn lớn

* Đặc điểm kết cấu của chi tiết :

- Khớp nối răng trong là loại chi tiết dạng đĩa,chi tiết này có các bề mặt cầngia công là bề mặt ngoài, mặt đầu, mặt lỗ, bề mặt răng trong,các lỗ để lắp trụcvà các lỗ phụ để dẫn dầu bôi trơn

- Với chi tiết khớp nối răng trong cụ thể trong đề tài này được lắp trong dâychuyền máy cán thép

- Bảng thành phần hoá học của mác thép 34CrAlMo5( DIN 17211)

- Chi tiết không bị khuyết tật, rỗ , nứt

- Bề mặt răng được thấm Nitơ đạt độ cứng 900HV, chiều sâu thấm 0,10 ÷ 0,15mm

-0,125 + -

0,1 +

-0,1 + -

0,1 + -

0,1 + -

0,105 + -

không yêu cầucao về độ chính xác và nhám bề mặt nên ta chọn phương án gia công là tiện thôlà đạt yêu cầu kỹ thuật

- Bề mặt có kích thước Φ226 00,046

- Đối với răng trong ta sử dụng phương pháp gia công tinh lần cuối là xọc baohình vì phương pháp này có thể gia công được bề mặt răng trong dễ dàng ,có thểđạt độ chính xác cấp 7 ( Ra≈ 3).

- Sau khi xọc ta tiến hành tôi thể tích để đạt độ cứng 290 ÷ 300HB sau đó thấmnitơ bề mặt răng để đạt độ cứng 900HV

1.3 Các biện pháp công nghệ để đạt được yêu cầu kỹ thuật :

- Để đảm bảo độ đồng tâm giữa mặt trụ Φ226 với mặt trụ Φ210 ta gia công bềmặt trụ Φ226 và Φ300 trên cùng một lần gá sau đó định vị vào bề mặt Φ300 đểgia công mặt trụ chia Φ210 Để bảo đảm độ vuông góc giữa mặt đầu với Φ210thì ta gia công trên một lần gá với đồ gá là mâm cặp ba chấu tự định tâm

1.4 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu

- Kích thước nhỏ gọn , đơn giản

- Kết cấu chi tiết được thiết kế đảm bảo yêu cầu và chức năng làm việc củamáy Các kết cấu được tiêu chuẩn hoá đúng theo TCVN, rãnh thoát dao khi xọclà 5mm đảm bảo cho quá trình gia công.Các dạng bề mặt khác có khả năng giacông bằng các loại dao thông dụng và với kết cấu như vậy ta có thể sử dụng cácloại đồ gá vạn năng

-Vật liệu khớp nối răng trong là thép 34CrAlMo5 là loại vật liệu có thể đạt đượccác yêu cầu về độ cứng 290-300HB Chi tiết này có gờ nên khi nhiệt luyện dễgây nứt tại các vị trí này do đó phải có các biện pháp công nghệ khi nhiệt luyện

- Độ chính xác và các yêu cầu kỹ thuật khác đều có thể đạt được với cácphương pháp gia công như trên

=> Với kết cấu như vậy chi tiết khớp nỗi răng trong hoàn toàn gia công được

PHẦN II

XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

2.1 Ý nghĩa của việc xác định dạng sản xuất:

- Dạng sản xuất là một khái niệm kinh tế kỹ thuật tổng hợp nó phản ánh mốiquan hệ qua lại giữa các đặc trưng về công nghệ, về kỹ thuật của nhà máy vớihình thức tổ chức sản xuất, hoạch toán kinh tế được sử dụng tronng quá trình đónhằm tạo ra các sản phẩm đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

- Dạng sản xuất nói lên quy mô sản xuất với ý nghĩa vốn đầu tư, đầu tư cơ sởvật chất trang thiết bị kỹ thuật để tổ chức sản xuất nhằm đạt được các mục đíchkhác nhau như nâng cao năng suất, hạ giá thành sản phẩm, hoặc nhằm đạt đượcmột kế hoạch nhất định trong một khoảng thời gian nào đó

2.2 Xác định dạng sản xuất :

- Xác định dạng sản xuất theo phương pháp gần đúng : Xác định bằng phươngpháp tra bảng thông qua hai chỉ tiêu là số lượng chi tiết tổng cộng cần chế tạotrong một năm và khối lượng của chi tiết gia công :

-Số lượng chi tiết tổng cộng cần chế tạo trong một năm (sản lượng cơ khí ):

) 100

β 1 )(

100

α 1 (

N: Số lượng chi tiết tổng cộng cần chế tạo trong một năm :

α : Lượng sản phẩm dự phòng sai hỏng khi tạo phôi gây ra : α = 5%

β : Lượng sản phẩm dự trù cho hỏng hóc và phế phẩm trong quá ttrinhf giacông cơ : β = 5 %

) 100

5 1 )(

100

5 1 (

1

V: Thể tích chi tiết gia công (dm3)

γ : Khối lượng riêng của vật liệu Với thép thì γ = 7,852 Kg/dm3

Gọi V là thể tích của chi tiết

V=V1+V2-V3-V4-V5-V6-2V7-14V8

Ø235 Ø198

Ø226 Ø204

235 π 4

22 ).

5 , 218 - 300

16 198

40 204

5 223

45 5 , 218

5 226

22 17

CHỌN PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP TẠO PHÔI

3.1 Cơ sở việc lựa chọn phôi :

- Chọn phôi hợp lý sẽ đảm bảo tính năng kỹ thuật của chi tiết ,giảm mức tiêu hao nguyên vật liệu và dụng cụ cắt gọt , Quy trình công nghệ sẽ đơn giản hơn dođó giá thành sản phẩm sẽ giảm.

- Xác định phôi căn cứ cần căn cứ vào các yếu tố sau :

+ Căn cứ vào vật liệu và cơ tính của vật liệu gia công : Chi tiết khớp nối răng trong vật liệu là thép 34CrAlMo5 độ cứng 290 - 300 HB và yêu cầu cơ tínhđồng đều vì phải chịu mô men xoắn lớn

+ Căn cứ vào dạng sản xuất : Sản lượng 28.000 chi tiết/ năm, dạng sản xuất loạt lớn hàng khối

+ Căn cứ vào điều kiện cụ thể của nhà máy, xí nghiệp và địa phương sản xuất : Điều kiện trang thiết bị tự chọn do đó ta sẽ chọn phương pháp tạo phôi vớichất lượng đảm bảo và giá thành thấp

+ Căn cứ vào hệ số sử dụng vật liệu :

3.2 Phương pháp chế tạo phôi :

* Ưu nhược điểm của phương pháp chế tạo phôi dập :

- Ưu điểm : Phôi có độ bóng và độ chính xác cao , tổ chức kim loại đồng đều có khả năng chế tạo các chi tiết phức tạp, tốn ít vật liệu, năng suất cao, dễ cơ khíhoá phù hợp với dạng sản xuất loạt lớn hàng khối

- Nhược điểm : Máy có công suất lớn, thời gian chế tạo khuôn dài, một bộ khuôn chỉ chế tạo được một loại chi tiết

* Sơ đồ chế tạo phôi bằng dập nóng :

P

P

B¶n vÏ vËt dËp

PHẦN IV

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

4.1 Phân tích chọn chuẩn định vị :

4.1.1 Vấn đề chuẩn định vị khi gia công

- Những yêu cầu chung khi chọn chuẩn :

1 Bảo đảm chất lượng của sản phẩm ổn định trong suốt quá trình gia công

2 Nâng cao năng suất hạ giá thành

- Lời khuyên chung khi chọn chuẩn :

1 Chọn chuẩn phải tuân thủ nguyên tắc 6 điểm Khi định vị để khống chế hếtsố bậc tự do cần thiết một cách hợp lý nhất, tuyệt đối tránh thiếu định vị và siêuđịnh vị ,trong một số trường hợp tránh thừa định vị

2 Chọn chuẩn sao cho lực cắt, lực kẹp không làm biến dạng chi tiết, đồ gákhông bị biến dạng cong vênh, đồng thời lực kẹp phải nhỏ nhằm giảm sức laođộng của công nhân và bảo đảm kẹp an toàn

3 Chọn chuẩn sao cho kết cấu đồ gá đơn giản, gọn nhẹ Sử dụng thuận lợi vàthích hợp với từng loại hình sản xuất nhất định

4.1.2 Chọn chuẩn tinh :

- Yêu cầu khi chọn chuẩn tinh :

1 - Bảo đảm độ chính xác về vị trí tương quan giữa các mặt gia công vớinhau

2 - Phân bố đủ lượng dư cho các bề mặt sẽ gia công

- Lời khuyên khi chọn chuẩn tinh :

1 Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính Thực hiện lời khuyên này sẽđơn giản hoá quá trình gia công, lắp ráp vì chi tiết có vị trí tương ứng như khilàm việc chọn như vậy để không phải gia công thêm chuẩn tinh phụ

2 Cố gắng chọn chuẩn tinh sao cho tính trùng chuẩn càng cao càng tốt Nếulàm được như vậy sẽ giảm được sai số nguyên công Khi chuẩn khởi xuấttrùng với chuẩn cơ sở sẽ tránh được sai số không trùng chuẩn

3 Cố gắng chọn chuẩn tinh thống nhất cho nhiều lần gá đặt để đơn giản hoáviệc sử dụng đồ gá trong quá trình công nghệ, giảm được chủng loại đồ gá dođó giảm được thời gian thiết kế và chế tạo đồ gá

=> Căn cứ vào các lời khuyên và yêu cầu khi chọn chuẩn,hình dáng kết cấu cụthể của chi tiết ta có các phương án chọn chuẩn tinh như sau :

* Phương án 1 :

Chọn mặt đầu A kết hợp với mặt trụ ngoài B

- Mặt đầu A khống chế 3 bậc tự do

- Mặt trụ ngoài B khống chế 2 bậc tự do

- Phương án này khống chế 2 bậc quay và 3 bậc tịnh tiến

W

W

A B

+) Ưu điểm : Đảm bảo độ đồng tâm của các mặt trụ khi gia công , đồ gá đơn giản, dễ gá đặt ( thường sử dụng mâm cặp 3 chấu tự định tâm ) , dễ dàng gia công các mặt trụ trong

+) Nhược điểm : kẹp hướng kính nên dễ biến dạng khi lực kẹp lớn

* Phương án 2 :

Chọn mặt đầu B kết hợp với mặt trụ ngoài E

- Mặt đầu B khống chế 3 bậc tự do

- Mặt trụ ngoài E khống chế 2 bậc tự do

- Phương án này khống chế 5 bậc tự do

W

D C

Mặt đầu C kết hợp với mặt trụ trong D

Mặt đầu khống chế 3 bậc tự do

Mặt trụ trong khống chế 2 bậc tự do

Phương án này khống chế 5 bậc tự do

C

D

+) Ưu điểm : Đảm bảo độ đồng tâm của các bề mặt trụ khi gia công , gá đặt dễ dàng

+) Nhược điểm : Gia công các mặt trụ trong khó khăn , lực kẹp lớn nhỏ khác nhau có thể gây biến dạng chi tiết

So sánh 3 phương án trên ta thấy phương án 1 có ưu điểm hơn nên ta chọn phương án 1 Với phương án này gá lắp dễ dàng, nhanh chóng, định vị vững chắc, không gian gia công rộng thoả mãn các lời khuyên trên

4.1.3 Chọn chuẩn thô :

Mục đích chọn chuẩn thô để gia công chuẩn tinh

Chuẩn thô phải xuất phát từ chuẩn tinh ta định sử dụng trong quá trình gia côngchi tiết

- Yêu cầu khi chọn chuẩn thô :

1 Đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa các bề mặt gia công với các

bề mặt không gia công

2 Phân bố đủ lượng dư cho các bề mặt sẽ gia công

- Lời khuyên khi chọn chuẩn thô :

1 Theo một phươnng kích thước nhất định, nếu trên chi tiết gia công có một bềmặt không gia công thì nên chọn bề mặt đó làm chuẩn thô

2 Theo một phương kích thước nhất định, nếu trên chi tiết có hai hay nhiều bềmặt không gia công thì nên chọn bề mặt nào không gia công có yêu cầu độchính xác tương quan với các bề mặt gia công ở mức cao nhất để làm chuẩn thô

3 Theo một phương kích thước nhất định, nếu trên chi tiết gia công có tất cảcác bề mặt đều phải gia công thì nên chọn bề mặt nào ứng với bề mặt ứng với bềmặt gia công mà trên đó đòi hỏi phân bố lượng dư đều và nhỏ nhất làm chuẩnthô

4 Theo một phương kích thước nhất định, nếu trên chi tiết có rất nhiều bề mặtđủ điều kiện để làm chuẩn thô thì ta chọn bề mặt nào bằng phẳng nhất,trơn trunhất để làm chuẩn thô, khi đó việc gá đặt sẽ đơn giản và dễ dàng hơn

5 Ứng với một bậc tự do cần thiết của chi tiết gia công ta chỉ được phép chọnchuẩn thô không quá một làn trong suốt cả quá trình gia công

Ta có các phương án chọn chuẩn thô như sau :

* Phương án 1 :

Chọn mặt đầu A kết hợp với mặt trụ trong B

- Mặt đầu A khống chế 3 bậc tự do

- Mặt trụ trong B khống chế 2 bậc tự do

Phương án này khống chế 5 bậc tự do

A

B

* Phương án 2 :

Chọn mặt đầu A kết hợp với mặt trụ ngoài B

- Mặt đầu A khống chế 3 bậc tự do

- Mặt trụ ngoài B khống chế 2 bậc tự do

Phương án này khống chế 5 bậc tự do

W

W A

B

=> Từ những lời khuyên, yêu cầu và với chi tiết gia công ta thấy tất cả các bề mặtđều qua gia công cơ nên ta chọn bề mặt nào có độ bằng phẳng và độ chính xác tươngquan về vị trí so với các bề mặt khác cao nhất làm chuẩn thô Cụ thể với yêu cầu vềchọn chuẩn tinh như trên ta sử dụng phương án 2 để chọn chuẩn thô

=> Phương án này dễ gá đặt và thoả mãn các yêu cầu về chọn chuẩn

4.2 Thiết kế quy trình công nghệ

4.2.1 Lập trình tự công nghệ

PHẦN V

TRA LƯỢNG DƯ

Để đạt được một chi tiết có hình dáng, kích thước và chất lượng bề mặt phù hợp với các yêu cầu trong bản vẽ cần phải thực hiện qua nhiều bước nguyên công

Tại mỗi bước nguyên công,sẽ hớt đi một lớp kim loại trên bề mặt gia công để làm thay đổi hình dạng và kích thước phôi.Lớp kim loại được lấy đi trong quá

trình gia công cơ gọi là lượng dư Khi thiết kể quy trình công nghệ cần phải xác định lượng dư hợp lý vì :

- Lượng dư lớn quá sẽ tốn nguyên vật liệu, năng lượng điện, dụng cụ cắt, tiêu hao lao động và thời gian gia công …

- Ngược lại lượng dư quá nhỏ sẽ không đủ hớt đi những sai lệch của phôi, có thể xảy ra hiện tượng trượt giữa dao và chi tiết gia công làm cho nhám bề mặt tăng, dụng cụ mòn nhanh hơn do đó số lượng phế phẩm tăng làm cho giá thành sản phẩm tăng lên

Trong chế tạo máy có thể xác định lượng dư gia công cơ theo hai phương pháp sau :

1.Phương pháp thống kê kinh nghiệm :

Phương pháp này sử dụng rất nhiều trong thực tế vì nó đơn giản, dễ thực hiện Theo phương pháp này lượng dư gia công được xác định bằng tổng giá trị lượng

dư các bước theo kinh nghiệm Giá trị lượng dư kinh nghiệm được cho trong cácbảng tra ( sổ tay công nghệ Chế tạo máy tập 1 )

Nhược điểm của phương pháp này là không xét đến điều kiện gia công cụ thể nên giá trị lượng dư thường lớn hơn yêu cầu

2.Phương pháp tính toán phân tích :

Theo phương pháp này thì lượng dư được xác định dựa trên cơ sở phân tích cácyếu tố tạo ra lớp kim loại cần hớt đi để có một chi tiết máy hoàn chỉnh Việc phân tích được tiến hành theo các bước, lần chuyển dao, nguyên công và được tính cho hai trường hợp : chỉnh sẵn dao và đo dò cắt thử

+ Ưu điểm : phương pháp này cho phép xác định được kích thước phôi hợplý, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng vật liệu và đảm bảo hiệu quả kinh tế + Nhược điểm : việc tính toán phức tạp

So sánh hai phương pháp và dựa vào điều kiện sản xuất thực tế ta chọn phươngpháp tra bảng theo kinh nghiệm:

2.1 Tra lượng dư cho các kích thước dọc trục :

Tra bảng với phôi dập nóng ta có lượng dư cho các kích thước như sau :

- Với kích thước l = 22 (mm) Zb = 1,8 (mm)

- Với kích thước l = 111 (mm) Zb = 1,8 (mm)

2.2 Tra lượng dư cho các kích thước hướng kính :

2.2.1 Lượng dư theo đường kính khi tiện ngoài

2.3 Lượng dư gia công ở các nguyên công trung gian.

2.3.1 Tra lượng dư tinh ở các nguyên công trung gian khi tiện mặt trụ :

- Với bề mặt Φ 300 :

Tiện tinh : 2Zb = 0,4 (mm)

Tiện thô : 2Z = 4 - 0,4 = 3,6 (mm)